INSTITUTO TECNOLGICO DE VERACRUZ 2 Las etapas de

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. Autores: Catalina Novoa Tuxpan Eduardo Palmeros Moreno Mendoza Tenorio Itzel Guadalupe Malfavón Zúñiga Raúl Alexis Monge Amaya Max Argenis Martinez Yair Osvaldo Profesor: Dr. José Antonio Garrido Natarén Fecha: 13 Marzo 2019 1/32

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. 2. 1 Formulación del problema La formulación del problema de simulación es la etapa donde se estructura formalmente la idea de simulación. Es la etapa más importante de cualquier proyecto de simulación. 2/32

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. 2. 1 Formulación del problema Una buena formulación del problema implica la delimitación del campo de simulación, establece claramente los límites dentro de los cuales se desarrollará el proyecto. Para que un problema pueda extraerse de su medio ambiente de forma apropiada, se requiere una buena experiencia en el área a la que pertenece. 3/32

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. 2. 1 Formulación del problema La formulación guía a todas las otras actividades del proyecto. Formular un problema es hacer una pregunta plausible e interesante preferentemente acerca de las causas, el origen, el que, el dónde, el cómo, el cuanto, que expliquen un hecho o fenómeno. 4/32

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. 2. 1 Formulación del problema Los elementos de la formulación del problema son: Ø Objetivos. 1) Preguntas que deben contestarse. 2) Hipótesis que deben probarse 3) Efectos por estimarse Ø Preguntas. Plantear el problema de esta forma, es más útil y directo, siempre y cuando las preguntas sean precisas. 5/32

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. 2. 1 Formulación del problema Ø Justificación. Se deben entregar las razones de la utilidad del estudio, en otras palabras, se hace necesario argumentar a favor del estudio, qué utilidad y conveniencia tiene su realización. Ø Enunciado del problema. 1) Interrogativo 2) Declarativo 6/32

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. 2. 2 La definición del Sistema. Para tener una definición exacta del sistema que se desea simular, es necesario hacer un análisis preliminar del mismo, con el fin de determinar la interacción del sistema con otros, las restricciones del sistema, las variables que interactúan dentro del sistema y sus interrelaciones, las medidas de efectividad que se van a utilizar para definirlo y estudiarlo y los resultados que se esperan obtener del estudio. 7/32

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. 2. 2 La definición del Sistema. En esta etapa se definen los límites del sistema y los objetivos del estudio, chequeando que estos no cambien durante el desarrollo del mismo. La definición de un sistema implica clasificarlo (estático o dinámico, lineal o no lineal, discreto o continuo, estable o inestable, etc), identificar las entidades, atributos y actividades del sistema y establecer sus fronteras 8/32

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. 2. 2 La definición del Sistema. Etapas de la definición del sistema: Ø Estudiar el contexto del problema Ø Identificar los objetivos del proyecto Ø Especificar los índices de medición de la efectividad del sistema Ø Establecer los objetivos específicos del modelamiento Ø Definir el sistema que se va a modelar Ø Definir la frontera del sistema y las interacciones con el ambiente que serán consideradas 9/32

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. 2. 2 La definición del Sistema. Se debe evitar comenzar a trabajar en la construcción del modelo con un sistema superficial, mal concebido. ¡Se perderán horas hombre y de computadora en tareas inútiles! Se debe discutir en detalle el sistema; analista y usuario reunidos durante largas horas evitarán que el sistema tenga que ser redefinido después 10/32

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. 2. 4 Colección de datos y la implementación del modelo. Determinar la información necesaria basándose en los objetivos planeados y en función del nivel deseado Es posible que la facilidad de obtención de datos o dificultad de conseguir otros, influencie el desarrollo y formulación del modelo. Por lo cual es importante que se definan con claridad y exactitud los datos que el modelo va a requerir para producir los resultados queridos. 11/32

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. 2. 4 Colección de datos y la implementación del modelo Métodos a fin de recopilar datos sobre una situación existente • • Entrevistas Cuestionarios Inspección de registros(revisión del sitio) Observación 12/32

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. 2. 4 Colección de datos y la implementación del modelo Se recomienda cuestionar la información y los datos disponibles: • • • ¿Cuál es la fuente? ¿Cuándo se recogió? ¿Cómo fue recogida? ¿Tiene sentido? ¿Los datos colectados son suficientes o excesivos? 13/33

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. 2. 4 Colección de datos y la implementación del modelo El conocimiento adquirido durante el estudio de simulación siempre pueden ser considerados como aporte para la toma de decisiones En los sistemas complejos, el conocimiento sobre el funcionamiento del sistema necesario para construir el modelo, esta dividido entre diferentes personas 14/32

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. 2. 4 Colección de datos y la implementación del modelo Proceso para la recolección de datos • Aclarar la meta • Desarrollar definiciones operacionales y procedimientos • Validar sistema de medición • Comenzar la recolección de datos • Continuar la mejora de los sistemas de medición y asegurarnos de la correcta colecta de datos 15/32

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. 2. 4 Colección de datos y la implementación del modelo El modelo se implementa utilizando un lenguaje de programación. Existen lenguajes en específicos para simulación y también programas que cuentan con modelos implementados para casos especiales Los modelos pueden ser implementados utilizando lenguajes de propósito general (Fortran, Algol, Lisp, etc. , ) o paquetes de simulación en el mercado(Vensim, Stella y i. Think, GPSS, simula, simscript, ect. , ) 16/32

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. 2. 4 Colección de datos y la implementación del modelo La selección de el lenguaje dependerá del tiempo de implementación del modelo, es importante utilizar el lenguaje que mejor se adecue a las necesidades de simulación que se requieran 17/32

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. Las etapas de la simulación numérica. 2. 4 Colección de datos y la implementación del modelo Existen dos tipos de paquetes de simulación • Lenguajes de simulación • Aplicaciones orientadas a los simuladores Los lenguajes de simulación son mas flexibles sin embargo requieren gran cantidad de programación 18/32

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 2. 5 La Verificación, La Validación Y El Diseño De Experimentos. • La verificación de modelos es una técnica que, dado un modelo finito de un sistema y una propiedad formal, verifica por medio de una herramienta si dicha propiedad vale en todos los estados del sistema. • Se refiere a la construcción correcta de un modelo. Se puede definir verificación como el proceso de determinar si la lógica operacional del modelo (programa de ordenador) se corresponde con la lógica del diseño. En términos más simples, consiste en determinar si hay errores en el programa. 19/32

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 2. 5 La Verificación, La Validación Y El Diseño De Experimentos. • La validación se refiere a la construcción de un modelo correcto. La validación es el proceso de determinar si el modelo, como abstracción, es una buena representación del sistema. • Esta se consigue a través de la calibración del modelo, en un proceso iterativo de comparación del comportamiento del modelo con el del sistema usando las diferencias entre ambos para mejorar el modelo. Este proceso se repite hasta que el modelo se considera aceptable. 20/32

Nivel de modelización Verificación Modelo Conceptual Validación ¿Contiene el modelo todos los elementos, sucesos, y relaciones relevantes? ¿Podrá el modelo responder a las cuestiones planteadas? Modelo Lógico ¿Están los eventos representados correctamente? ¿Son las fórmulas matemáticas y las relaciones correctas? ¿Están las medidas estadísticas formuladas correctamente? ¿Incluye el modelo todos los elementos considerados en el modelo conceptual? ¿Contiene todas las relaciones del modelo conceptual? Modelo de ordenador/Modelo de Simulación ¿Contiene el código todos los aspectos del modelo lógico? ¿Están las estadísticas y las fórmulas calculadas correctamente? ¿Contiene el modelo errores de codificación? ¿Es el modelo una representación válida del sistema real? ¿Puede el modelo duplicar el comportamiento del sistema real? ¿Es creíble el modelo para los expertos del sistema? 21/32

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 2. 5 La Verificación, La Validación Y El Diseño De Experimentos. • La validación del modelo conceptual consiste en establecer si con la abstracción que hemos realizado sobre el sistema real, se podrá responder a las cuestiones planteadas. Se puede ver como el proceso en el cual el analista de la simulación, las personas que tienen que tomar las decisiones sobre el sistema y el administrador del sistema, se ponen de acuerdo sobre qué aspectos del sistema real deben ser incluidos en el modelo, y qué información debe dar el modelo como salida. • El modelo lógico sirve como puente entre el modelo conceptual y el modelo de ordenador. Si el modelo conceptual se ha construido bien, la verificación del modelo lógico no es un proceso complejo. Una aproximación para la verificación del modelo lógico se centra en responder a las siguientes cuestiones: ¿Están procesados correctamente los sucesos del modelo? ¿Son válidas las fórmulas matemáticas y las relaciones incluidas en el modelo? ¿Están calculadas correctamente las estadísticas y medidas de ejecución? 22/32

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 2. 5 La Verificación, La Validación Y El Diseño De Experimentos. Existen tres filosofías para decidir qué elementos del sistema real incluir en el modelo: • Incluir todos los aspectos del sistema real que parecen influir en su comportamiento y luego simplificar el modelo para quedarse sólo aquellos elementos que son más relevantes. • Empezar con un modelo simple del sistema real e ir añadiendo complejidad a éste hasta llegar a tener elementos suficientes para responder a las cuestiones planteadas. • Hacer un gasto inicial de esfuerzo y tiempo tratando de identificar los elementos del sistema que tienen mayor importancia para responder a las cuestiones planteadas. Antes de pasar a construir el modelo lógico se ha de estar seguro que el modelo conceptual es una buena abstracción del sistema real. 23/32

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 2. 5 La Verificación, La Validación Y El Diseño De Experimentos. • La experimentación es una técnica utilizada para encontrar el comportamiento de una variable a partir de diferentes combinaciones de factores o variables de entrada de un proceso, que al cambiar afectan la respuesta. • Para entrar a experimentar es necesario pasar primero por el diseño de experimentos, esta técnica busca la manipulación sistemática de las variables de entrada de un proceso para entender el efecto que estas pueden causar en la variable respuesta. 24/32

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ 2. 5 La Verificación, La Validación Y El Diseño De Experimentos. 1. Reconocimiento y establecimiento del problema 2. Selección de los factores y niveles de cada uno de estos 3. Selección de la variable respuesta 4. Determinación del diseño experimental que debe llevarse a cabo 5. Realización del experimento para la obtención de los datos de la respuesta 6. Análisis de los datos 7. Conclusiones y recomendaciones 8. Estudio de confirmación 25/32

TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. 6 La Implementación, La Experimentación, La Interpretación Y La Documentación. 2. 6. 1 La implementación. Un modelo validado y verificado está disponible para su implementación y puede usarse para la predicción, control o explicación de un sistema. Este es el momento de conducir los experimentos mediante el modelo de simulación en corridas sucesivas y planificadas. Después de cada corrida del modelo, se comprobará la consistencia de los resultados e identificar cualquier resultado incongruente con el comportamiento del sistema. 26/32

TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. 6 La Implementación, La Experimentación, La Interpretación Y La Documentación 2. 6. 2 La experimentación consiste en generar los datos deseados y realizar el análisis de sensibilidad de los índices requeridos. El análisis de sensibilidad consiste en variar los parámetros del sistema y la observación del efecto en la variable de interés. Los objetivos de la experimentación son: 1. Encontrar la combinación de valores de parámetros que optimizan la variable de interés. 2. Explicar la relación entre la variable de interés y las variables controlables. 27/32

TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. 6 La Implementación, La Experimentación, La Interpretación Y La Documentación 2. 6. 3 La interpretación En esta etapa del estudio, se interpretan los resultados que arroja la simulación y basándose en esto se toma una decisión. En este apartado se interpretan los hallazgos y se comparan con los datos de sistemas similares, si es posible. En el proceso de simulación se requiere la interpretación de los datos generados por la computadora, a partir del modelo simulado. 28/32

TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. 6 La Implementación, La Experimentación, La Interpretación Y La Documentación 2. 6. 3 La interpretación Tal interpretación consiste de tres pasos: 1. Recolección y procesamiento de los datos simulados. 2. Cálculo de la estadística de las pruebas. 3. Análisis de los resultados. 29/32

TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. 6 La Implementación, La Experimentación, La Interpretación Y La Documentación 2. 6. 4 La documentación es la etapa donde se guarda un registro histórico del proceso de simulación. Este proceso debe llevarse a cabo desde que el cliente solicita el estudio. Dos tipos de documentación son requeridos para hacer un mejor uso del modelo de simulación, estos son: • Tipo técnico. • Manual de usuario 30/32

TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. 6 La Implementación, La Experimentación, La Interpretación Y La Documentación 2. 6. 4 La documentación Los objetivos perseguidos con la documentación son los siguientes: • Reflejar el estado del proyecto en un momento dado. • Informar sobre todo el proyecto. • Facilitar la futura reutilización del modelo si ésta fuera de interés. 31/32

TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO INSTITUTO TECNOLOGICO DE VERACRUZ 2. 6 La Implementación, La Experimentación, La Interpretación Y La Documentación 2. 6. 4 La documentación Se recomienda recoger en los informes la siguiente información: • Introducción • Objetivos • Hipótesis • Descripción gráfica del sistema • Justificación de la metodología empleada • Descripción del modelo • Análisis de los experimentos efectuados • Conclusiones. 32/32